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太阳能光伏技术在广场设计中的应用

摘要:近年来,随着人们对生存环境的担忧和世界能源问题的进一步恶化,人们已经开始关注太阳能,太阳能作为一种取材方便、成本低廉的可再生的清洁能源,被人们誉为21世纪的黄金能源。如何把清洁、节能的太阳能光伏技术大规模应用到我国的各类广场设计中是我们每位设计师值得深思的课题。不论从经济、社会持续发展和地球生态的角度来审视,研究太阳能光伏技术在广场设计中都有着重要的现实意义。

关键词:太阳能光伏技术;常规能源;生态化;广场设计

1前言

随着我国改革开放成果的日益突显以及人民生活水平的普遍提高,不论城乡,人们对各类广场的需求更为迫切,广场设计不但要追求使用功能,更要注重人文景观的设计与建造,这样才能使我们的广场设计更加接近自然、更加舒适、设施更加齐全(如照明、采暖、制冷等设施)、材料更加环保等等。然而,有数据统计,如果全球的能源开采量保持在目前水平上,那么地球上的石油将在42年后枯竭、天然气和煤炭也将分别在66年和150年后耗尽[1]。因此,在设计建造各类广场项目过程中,就要合理规划利用各类能源,特别是要关注清洁能源的开发利用。太阳能作为一种使用方便简洁的再生清洁能源,把太阳能光伏技术应用在各类广场一体化设计中是值得深入挖掘和研究的。

2太阳能光伏技术在广场设计中的应用研究背景与意义

2.1研究背景

世界各国,特别是日本、德国、法国、英国、意大利、美国等发达国家都是能源消耗大国,他们对太阳能在各个行业的应用技术研究早已开始并取得了重大突破。著名的集热蓄热墙采暖技术就是由法国人菲利克斯•特朗勃发明的。同时近几年来由太阳能提供给建筑物全部能源消耗的“零能耗房屋”的面世,真正做到了能源利用清洁化、无污染,这也代表了21世纪太阳能光伏技术在建筑行业的发展趋势。我国幅员辽阔,有着十分丰富的太阳能资源。除了局部地区不太适合太阳能开发利用外,我国绝大部分地区都适合太阳能的开发与利用。据估算,每年中国陆地接收的太阳能辐射总量相当于24000亿吨标准煤,年均辐射量约为5900兆焦耳/平方米[2]。我国太阳能光伏技术应用研究始于70年代末,通过近40多年来不断地探索与实践,太阳能光伏技术设备已大量投入社会实践生活当中,得到了良好的社会与经济效益,太阳能光伏技术的开发与研究工作取得阶段性的成果。为此,在广场设计中合理、有效地利用太阳能光伏技术不但可以减少常规能源的消耗,而且对于防治环境污染、雾霾有着积极的引导作用。因此,当前应该积极提倡“广场设计生态化、能源利用清洁化”这一概念。当然随着科学技术的进步,太阳能光伏技术的开发利用效率会日益提高,施工成本会日益下降,这都为持续扩大推广太阳能光伏应用范围创造了积极条件。

2.2研究意义

各类广场建设是我国城市及新型村镇建设中不可或缺的一环,研究太阳能光伏技术在广场设计中的应用有以下几点现实意义。2.2.1倡导低碳环保生活,提高国民生活质量近些年随着我国改革开放成果的突显,人民的生活质量有了显著的提高,在各类广场设计建设中配套相应的照明、音响、制冷、制热、生活用水技术已成为广大城乡广场建设的基本要求与配置。各类广场建设施工中对太阳能光伏技术的积极引入,不但能节省大量常规能源,而且对改善城乡环境、治理雾霾,推进人民生活水平与身体健康有着积极的作用。2.2.2推进可持续太阳能绿色能源建设,逐步减少环境污染经过这些年对常规能源的无遏制开采,人们已经意识到了使用常规能源带来的一系列问题的严重性。人们在消耗常规能源的过程中排放出大量的环境污染物,这不仅导致了资源匮缺问题,而且直接影响到了人类健康和生存环境,大气雾霾日益严重,在此情况下,太阳能作为一种绿色环保的清洁能源,太阳能光伏技术的利用恰恰适应了与生态环境相协调的绿色环保能源要求。因此在广场设计中积极推广应用太阳能光伏技术,不仅可以减少因耗用常规能源而产生的污染物的排放问题,而且对于保护生态环境,减少空气污染,防霾治霾等将发挥积极的作用。2.2.3优化能源结构,积极推进可再生能源利用我国常规能源资源储存非常有限,无外乎煤炭、石油和天然气,如无节制开采,终有一天会枯竭。为此,在广场设计中大力推广利用太阳能光伏技术,不仅仅因为太阳能是一种绿色、清洁能源,而且对抑制常规能源消耗,优化能源结构,都将具有非常重要的意义,确实是一条可行的可持续发展道路,值得推广。2.2.4太阳能资源用之不竭,取之不尽我国幅员辽阔,太阳能资源取之不尽、用之不竭。据估算,每年中国陆地接收的太阳能辐射总量相当于24000亿吨标准煤,年均辐射量约为5900兆焦耳/平方米[2]。除了局部地区(如四川、贵州等地)不适合太阳能利用外,我国大部分地区都适合利用太阳能。按科学估算,太阳的寿命约600亿年,地球寿命约为50亿年,因此,相对于只有数千年文明发展史的人类社会和更短时间人类使用矿物燃料的历史,可以说太阳能是用之不竭的一种永恒性清洁能源。

3太阳能光伏技术在广场设计中的应用原则

广场作为城乡特定公共开放空间的重要组成部分,表现为一个整体的、统一的特定区域空间,从视觉上表现为设计景观元素的多样性和技术性,如植被、树木、喷泉、雕塑、健身器材和现代化照明技术、音响技术、空气净化技术、供水技术、公共厕所服务技术等在广场景观环境设计中缺一不可,这些都需要太阳能光伏技术来支撑和帮助。因此,规划设计好太阳能光伏技术在广场设计中的科学、合理开发与应用,对提升一个城市的美誉度与知名度、对外增强城市的吸引力尤为重要。太阳能光伏技术在广场设计中的应用原则可归纳为以下几个方面:

3.1“以人为本”的应用设计原则

广场设计的最终目的是应用艺术、科技等手段,来满足人在社会环境中的存在与发展的需求。城乡广场的设计与规划应充分体现对“人”的关怀情节。以前的广场一般以绿地和铺装为主,面积小,基本没有空气净化系统、音响系统、高科技灯光系统;现代广场设计则充分体现了科技为民服务,“以人为本”的设计原则,出现了大片的绿地,饮用水处理技术、空气净化技术、高科技灯光技术、音响技术、空调技术等,并通过把太阳能光伏技术引入广场设施配置和改造工程中,基本实现了广场的“功能性”、“科技性”和“环保性”,强化了绿色能源利用与环保意识,强化了广场作为城市“客厅”与“城市名片”的概念意识。现代广场的规划设计常以“人”为主体,体现“人性化”,其使用性进一步贴近了民众的生活。1)广场不仅要有足够的铺装硬地供人活动,同时也应保证不少于广场面积25%比例的绿化地,而绿化地的灌溉、除草等各类保障设施均需要太阳能光伏技术来保障,以便为人们提高生活质量、缓解气候变换,丰富景观层次和色彩。2)广场中需有灯光、坐椅、直饮水设备、公共厕所、大型电子屏、书报亭等服务设施,而且还要有一些景观雕塑、景观小品、音乐喷泉等来充实设计内容,以使广场更具有文化内涵和艺术感染力。这些基本设施的正常运行都需要太阳能光伏技术来作保障,只有做到设计有创意、布局合理、环境优美、功能齐全、节能环保,才能充分满足广大市民大到高雅艺术欣赏、小到健身娱乐休闲的不同需要。3)提高人文景观的实用性与科学性,其中形、声、色是人文景观设计三大基本要素。不论是亭台画廊、还是瀑布池水,都会给人带来回归自然的感觉,给人以无限的遐想与美的生活享受。但无论是人工飞瀑、亭台楼阁、音乐喷泉都需要太阳能光伏技术提供保障才能带给人激情,满足人的视觉享受与心灵共鸣。

3.2凸显照明景观设计应用原则

现代人的夜生活越来越丰富,城乡广场的亮化已经成为城市建设中的重点问题。城市广场照明是利用灯光塑造城乡夜景的一种照明技术,对于美化城市,展现城市个性,提高市民生活质量,改善投资环境,促进旅游业的发展等均起着积极的作用[3]。只有在设计中深度融合太阳能光伏技术,才能因地制宜、整合空间内各种元素,协调好它们的相互关系,才能取得良好的音视四维效果。

3.3结合当地光照条件,合理融合建筑设计观的原则

首先使用太阳能光伏技术建造的文化广场在设计的时候必选要做到考虑当地光照因素,因为在不同的地区与季节光照都存在着比较大的差异,整合太阳能光伏技术设计的文化广场要充分利用日照条件。同时,使用太阳能光伏技术建造的文化广场还要满足人们对于文化广场的审美需求,但是就目前的国内建筑设计情况来看,将以上两点原则综合设计到一个文化广场之中是需要下一番功夫的,这就需要我们在做设计时合理统筹设计与太阳能光伏技术的关系,最终达到技术与艺术的统一。

3.4合理开发利用太阳能,实现能源生态化原则

广场设计中要尽可能使用生态能源与材料,尽可能将材料循环使用,最大限度地发挥能源与材料的潜力[4]。太阳能光伏技术是太阳能在日常生活之中最常见的技术手段,我们在各类广场设计建设中使用太阳能光伏技术的时候首先应该考虑的就是太阳能光伏技术的绿色环保与效益,只有综合考虑太阳能光伏技术的科学参数、材料应用以及建筑物周遭环境的种种情况,才能将太阳能光伏技术恰到好处的应用到现代广场设计当中去,实现能源应用生态化,科技化,才能把城乡广场设计做到最佳。

3.5效益兼顾原则

现代城乡广场用地空间和综合解决环境污染问题日益显现。因此,在进行广场规划设计时要有“生态先行”的人文与环境协调发展的、建设与效益兼顾的原则。太阳能光伏技术作为绿色资源在建筑行业之中的应用是一个相当新颖的概念,在当前社会,太阳能资源主要应用在太阳能发电、太阳能热水器以及太阳能空调还有太阳能暖气等等,这些太阳能光伏技术的应用只局限于较小的领域之内,与其他能源利用相比,花费的成本较低。同时这些设备之中的集热技术在太阳能光伏技术之中起到了关键的作用,所以在文化广场设计使用太阳能光伏技术过程中需要兼顾经济效益、社会效益和环境效益并重的原则。

4结语

文化广场是城市文化广场与新农村文化广场设计的主角,体现着现代城乡的多样性与发展水平。随着传统能源的开发造成的能源危机与环境问题越来越严重,能源问题摆在了每个人的面前。作为一个设计师,在现代广场规划设计中,要有意识加大对太阳能光伏等清洁能源技术的推广与应用,可以说太阳能光伏技术在广场设计中的应用对社会经济发展起着一定的推动作用。作为一名优秀设计师,我们不但要求设计作品的艺术性与科学性,更要注重生态、节能、环保,创造富有人文特色和节能环保的各类城乡广场,主动遵从太阳能光伏技术在广场设计中的应用原则,提高广场的节能环保理念,走可持续发展道路,积极主动了解新能源技术的应用规范,以便在设计中倡导和利用太阳能光伏等可再生资源,进一步为人们设计出舒适、美观、绿色、环保的各类城乡广场。

参考文献

[1]黄毅诚.能源百科全书[M].北京:中国大百科全书出版社,1997:600-611

[2]高峰,孙成权,刘全根.我国太阳能开发利用的现状及若干思考[J].能源工程,2000(5):8-11.

[3](美)凯文•林奇,项秉仁.城市的印象[M].北京:中国建筑工业出版社,1990:42-53

[4]陈利顺,戴大双.城市能源生态化供应模型研究[J].《科技情报开发与经济》2006年第5期:152-153.

作者:闫奇峰 单位:兰州财经大学陇桥学院

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